DE19734968A1 - High current switching device - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Hochstrom-Schaltvorrichtung, welche zwei an getrennte Stromleiter anzuschließende Kontaktplatten, wenigstens einen an einer der Kontaktplatten angebrachten, bewegbar gelagerten Schaltfinger und an den Schaltfingern und der anderen Kontaktplatte angeordnete Kontakte aufweist, wobei jeder Schaltfinger über ein Dehnungsband elektrisch leitend mit der einen Kontaktplatte verbunden ist.The invention relates to a high-current switching device, which two contact plates to be connected to separate current conductors, at least one attached to one of the contact plates, movably mounted Shift finger and on the shift fingers and the other contact plate arranged contacts, each shift finger via a Strain band electrically connected to the one contact plate is.
Die Schaltfinger von Hochstrom-Schaltvorrichtungen dienen zum Trennen und Schließen des Stromkreises, wobei sie einen Schaltweg zurückzule gen haben, zur Stromübertragung, als Grundkörper für Schaltkontakte, zum zeitlich versetzten Schalten über Vorkontakte, zum Löschen von beim Schaltvorgang entstehenden Lichtbögen, zur Wärmeabgabe und zur Aufnahme der sich durch die Schaltdynamik ergebenden mechanischen Beanspruchungen. Dementsprechend müssen die Schaltfinger von Hochstrom-Schaltvorrichtungen eine hohe elektrische und mechanische Belastbarkeit, eine geringe Baugröße und eine gute elektrische Leit fähigkeit aufweisen. Hierzu kommt, daß die Schaltfinger preisgünstig herzustellen sein müssen.The switching fingers of high-current switching devices are used for disconnection and closing the circuit, reading back a switching path have, for power transmission, as a base for switch contacts, for switching over time via pre-contacts, for deleting Arcs arising during the switching process, for heat emission and for Recording of the mechanical resulting from the switching dynamics Stresses. Accordingly, the shift fingers of High current switching devices have high electrical and mechanical Resilience, small size and good electrical guidance to have ability. In addition, the shift finger is inexpensive have to be manufactured.
Obwohl für den Schaltvorgang bereits ein verstellbarer bzw. bewegli cher Schaltfinger ausreicht, weisen Hochstrom-Schaltvorrichtungen im allgemeinen mehrere Schaltfinger auf. Dabei können an einem oder mehreren der Schaltfinger Vorkontakte vorgesehen sein, wenn dies für den jeweiligen Schaltvorgang zweckmäßig ist. Außerdem können an einem oder mehreren der Schaltfinger sowie an der Gegen-Kontaktplatte Hörner zum Ableiten des beim Schaltvorgang entstehenden Lichtbogens angebracht sein.Although an adjustable or moveable already for the switching process cher shift finger is sufficient, have high-current switching devices in the generally several shift fingers. You can use one or Several of the switching fingers pre-contacts can be provided if this is for the respective switching operation is appropriate. In addition, at one or more of the shift fingers as well as on the counter contact plate Horns for deriving the arc that arises during the switching process to be appropriate.
Die an den Schaltfingern und der Gegen-Kontaktplatte vorgesehenen Kontaktstücke können aus Sonderlegierungen bestehen. Deren Oberfläche ist meistens verzinnt oder versilbert. Die Kontaktfinger selbst bestehen üblicherweise aus Kupfer, insbesondere (S)E-Cu F25-30, wobei deren Oberfläche versilbert oder verzinnt ist, wenn die Dehnungsbän der oder Leiter angeschraubt werden, während die Oberfläche blank ist, wenn die Teile durch Schweißen oder Löten verbunden sind.The provided on the shift fingers and the counter contact plate Contact pieces can consist of special alloys. Their surface is mostly tinned or silver-plated. The contact fingers themselves usually consist of copper, in particular (S) E-Cu F25-30, whereby the surface of which is silver-plated or tinned when the stretch bands the or conductor are screwed on while the surface is bare is when the parts are connected by welding or soldering.
Die bekannten Schaltfinger enthalten Bohrungen und weisen Einschnitte oder Überhöhungen zur Aufnahme mechanischer Kräfte aus Betätigungs elementen oder Federn auf. An den Krafteinleitungsstellen oder Stellen mit hohen Biegemomenten ergeben sich Belastungen, die zu Verformungen der Schaltfinger führen, wenn durch Wärmeeinleitung die mechanische Festigkeit des Materials der Schaltfinger, nämlich des Kupfers, verringert wird. Daher muß man bei der Herstellung der bekannten Schaltfinger darauf achten, daß nur örtlich begrenzt eine geringe Wärmeeinleitung in das Material, nämlich Kupfer, erfolgt, wozu teure Herstellungsverfahren wie Percussionsschweißen oder Elektronenstrahlschweißen angewendet werden müssen. Alternativ können die Kontakte oder Dehnungsbänder auch angeschraubt werden, was hohe Montagekosten und außerdem hohe Kontaktwiderstände zur Folge hat. Im letztgenannten Fall lassen sich allerdings defekte Teile auch leichter austauschen.The known shift fingers contain bores and have incisions or excessive forces to absorb mechanical forces from actuation elements or springs. At the force application points or Places with high bending moments result in loads that increase Deformations of the shift fingers lead when the mechanical strength of the material of the shift finger, namely the Copper, is reduced. Therefore, one must in the manufacture of the known shift finger make sure that only locally limited little heat is introduced into the material, namely copper, why expensive manufacturing processes such as percussion welding or Electron beam welding must be applied. Alternatively the contacts or stretch bands can also be screwed on what high assembly costs and also high contact resistance Has. In the latter case, however, defective parts can also be removed replace more easily.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei Hochstrom-Schaltvor richtungen die Schaltfinger einfach und damit preiswert derart herstellen zu können, daß diese einerseits eine gute elektrische Leitfähigkeit und andererseits auch eine hohe mechanische Beanspruchbarkeit aufweisen.The invention is based, with high current Schaltvor the task directions the shift fingers simply and thus inexpensively to be able to produce that this one hand a good electrical Conductivity and on the other hand also a high mechanical Have resilience.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Hochstrom-Schaltvorrich tung gelöst, welche die Merkmale des Patentanspruches 1 aufweist. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.This object is achieved with a high-current switching device device solved, which has the features of claim 1. Advantageous embodiments of the invention are the subject of Subclaims.
Durch die Erfindung ist gewährleistet, daß die für die Stromüber tragung vorgesehenen Stromleiter, welche insbesondere aus Kupfer bestehen, praktisch nicht auch für die Aufnahme der mechanischen Belastungen, welche sich aus den Schaltvorgängen und Schaltbewegungen ergeben, genutzt werden müssen. Dementsprechend können die das Dehnungsband bildenden, aus Kupfer bestehenden Lamellen oder Litzen an deren Enden durch preiswerte Schweißungen untereinander verbunden werden. Die mechanischen Belastungen nimmt ein für die Stromleitung nicht erforderliches Gehäuse, das aus nicht magnetisierbarem rostfreien Stahl oder VA-Stahl besteht, auf.The invention ensures that the current for provided current conductor, which in particular made of copper exist, practically not also for the inclusion of the mechanical Loads resulting from the switching operations and switching movements result, must be used. Accordingly, they can Elongation band forming, made of copper lamellae or strands connected at their ends by inexpensive welds become. The mechanical loads for the power line unnecessary housing made of non-magnetizable stainless steel or VA steel.
Die an den Schaltfingern vorzusehenden Kontakte können beispielsweise hartgelötet angebracht werden, weil die für die Stromleitung vorgesehenen Dehnungsbänder praktisch keine mechanischen Belastungen aufnehmen müssen und dementsprechend an den Schweiß- und Lötstellen mechanisch geschwächt werden können, ohne die Funktionsfähigkeit der Schaltfinger zu beeinträchtigen.The contacts to be provided on the shift fingers can, for example be brazed because of the power line provided stretch bands practically no mechanical loads must pick up and accordingly at the welding and soldering points can be mechanically weakened without the functionality of the To affect shift fingers.
Gemäß der Erfindung besteht das für die Stromübertragung vorgesehene Dehnungsband aus Kupfer, nämlich (S)E-Cu F25-30, während das den mechanisch beanspruchten Teil des Schaltfingers aufnehmende Gehäuse aus nicht rostendem, antimagnetischem Stahlblech wie VA-Stahl gebildet ist. Die Oberflächen der einzelnen Teile sind blank, wenn diese durch Schweißen oder Löten verbunden sind. Äußere Kontakte können oberflächlich verzinnt oder versilbert zum Anschluß an den jeweiligen Leiter sein.According to the invention there is that provided for the transmission of electricity Elongation band made of copper, namely (S) E-Cu F25-30, while the mechanically stressed part of the shift finger receiving housing Made of rustproof, non-magnetic steel sheet such as VA steel is formed. The surfaces of the individual parts are bare, though these are connected by welding or soldering. External contacts can be tin-plated or silver-plated on the surface for connection to the respective leader.
Das Gehäuse der einzelnen Schaltfinger ist vorzugsweise zweiteilig ausgebildet und enthält Bohrungen, weist Einschnitte oder Überhöhun gen zur Aufnahme mechanischer Kräfte aus Betätigungselementen und Federn auf. Die Teile des Gehäuses sowie der für die Verstellung der Schaltfinger vorgesehenen Federn sind vorzugsweise aus Blech ausge stanzt. Die Dehnungsbänder bestehen aus einer Anzahl von Lamellen oder Litzen, die an ihren Enden durch Preßschweißung miteinander verbunden sind. Dabei können die Dehnungsbänder als schmale, einzelne Finger, oder als ein von einem Ende durchgeschlitztes Dehnungsband ausgebildet sein. An den freien Enden dieses Dehnungsbandes bzw. dieser Dehnungsbänder sind zweckmäßig hartgelötete Kontaktstücke angebracht. The housing of the individual shift fingers is preferably in two parts trained and contains holes, has incisions or cant conditions for absorbing mechanical forces from actuators and Springs up. The parts of the housing as well as those for adjusting the Shift fingers provided springs are preferably made of sheet metal punches. The stretch bands consist of a number of lamellas or strands joined together at their ends by pressure welding are connected. The stretch bands can be narrow, single Fingers, or as a stretch band slit through one end be trained. At the free ends of this stretch band or these expansion bands are expediently brazed contact pieces appropriate.
Zum Zusammenbau werden die aus Blech bestehenden Teile und insbesondere die Hälften des Gehäuses der Schaltfinger um den aus lamelliertem Kupfer bestehenden Finger gelegt und an ihren Längs kanten beispielsweise durch Buckelschweißen oder Punktschweißen miteinander verbunden.To assemble the parts made of sheet metal and especially the halves of the housing of the shift finger around the Laminated copper existing fingers and placed along their length edge, for example, by projection welding or spot welding connected with each other.
Die an den Krafteinleitungsstellen oder Stellen mit hohen Biegemomen ten auftretenden hohen Belastungen werden erfindungsgemäß von dem im Vergleich zu Kupfer hochfesten Stahlblech wie VA-Material aufgenom men. Die aus Kupferlitzen oder -lamellen bestehenden Dehnungsbänder können dementsprechend an ihren Enden durch Preßschweißen oder Hart löten verbunden werden, da durch die damit verbundene Wärmebeeinflus sung entstehende verminderte Festigkeit der Dehnungsbänder keine wesentlichen Nachteile hervorruft, weil die mechanische Festigkeit durch das erfindungsgemäß vorgesehene Gehäuse gewährleistet ist.Those at the points of force application or places with high bending moments ten occurring high loads are inventively by the im Compared to copper high-strength steel sheet such as VA material men. The stretch bands made of copper strands or lamellae can accordingly at their ends by pressure welding or hard soldering can be connected because of the associated heat influence solution resulting in reduced strength of the expansion bands causes significant disadvantages because of the mechanical strength is ensured by the housing provided according to the invention.
Durch die Erfindung ist außerdem der lamellierte Bereich des Dehnungsbandes um annähernd die Länge des Schaltfingers verlängert, was eine deutliche Erhöhung der Lebensdauer des Dehnungsbandes und damit des Schalters insgesamt zur Folge hat.The laminated area of the Stretch band is extended by approximately the length of the shift finger, what a significant increase in the life of the stretch band and so that the switch as a whole results.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Hochstrom-Schaltvorrichtung schematisch dargestellt, und zwar zeigtIn the drawing is an embodiment of the invention High-current switching device shown schematically, showing
Fig. 1 eine Seitenansicht der Schaltvorrichtung im Bereich eines Schaltfingers, Fig. 1 is a side view of the switching device in the region of a shift finger,
Fig. 2 einen Querschnitt des Schaltfingers im Bereich des Gehäuses, Fig. 2 shows a cross section of the shift finger in the region of the housing,
Fig. 3 eine Draufsicht auf drei nebeneinander angeordnete und an einem Ende untereinander verbundene Schaltfinger und Fig. 3 is a plan view of three shift fingers arranged side by side and interconnected at one end
Fig. 4 einen Querschnitt eines Schaltfingers im Bereich des angelöteten Kontaktes. Fig. 4 shows a cross section of a switching finger in the area of the soldered contact.
Die Schaltvorrichtung hat zwei elektrisch leitfähige Kontaktplatten 1 und 2 zum äußeren Anschließen der Schaltvorrichtung an einen hier nicht gezeigten stromübertragenden elektrischen Leiter, der mittels der Schaltvorrichtung unterbrochen bzw. geschlossen werden soll.The switching device has two electrically conductive contact plates 1 and 2 for externally connecting the switching device to a current-transmitting electrical conductor, not shown here, which is to be interrupted or closed by means of the switching device.
An die Kontaktplatte 1 sind Schaltfinger 3 angeschlossen, welche das eigentliche Schaltelement bilden. Jeder Schaltfinger 3 ist um ein Drehgelenk 4 schwenkbar gelagert, um die notwendigen Schaltbewegungen ausführen zu können.Switch fingers 3 , which form the actual switching element, are connected to the contact plate 1 . Each shift finger 3 is pivotally mounted about a swivel joint 4 in order to be able to carry out the necessary shifting movements.
Ein Betätigungselement 5, beispielsweise ein Zylinder oder Motor, sorgt über ein Gestänge 6 oder einen Exzenter für die notwendigen Schaltbewegungen des Schaltfingers 3. Sind mehrere Schaltfinger vorgesehen, werden alle Schaltfinger mit derselben Mechanik betätigt. Allerdings ist für wenigstens einen Schaltfinger eine Vorkontakt funktion durch eine geänderte Geometrie an Schaltfingern oder Betätigungsmechanik möglich.An actuating element 5 , for example a cylinder or motor, provides the necessary switching movements of the shift finger 3 via a linkage 6 or an eccentric. If several shift fingers are provided, all shift fingers are actuated with the same mechanism. However, a pre-contact function is possible for at least one shift finger due to a changed geometry on shift fingers or actuation mechanism.
Jeder Schaltfinger 3 besteht aus einem Gehäuse 7 und einem Dehnungs band 8. Das Dehnungsband 8 besteht aus einer Mehrzahl von zu einem Paket zusammengefügten Lamellen 9 aus Kupfer, die an ihren Enden 10 und 11 durch Preßschweißen miteinander verbunden sind, während sich die Lamellen 9 zwischen die beiden Enden 10 und 11 im übrigen frei gegeneinander bewegen können, um die Funktion des Dehnungsbandes erfüllen zu können.Each shift finger 3 consists of a housing 7 and an expansion band 8th The expansion band 8 consists of a plurality of lamellae 9 made of copper, which are joined to form a package, and are connected to one another at their ends 10 and 11 by pressure welding, while the lamellae 9 can move freely against one another between the two ends 10 and 11 to be able to fulfill the function of the stretch band.
Während das Dehnungsband 8 bzw. dessen Lamellen 9 für die Übertragung des elektrischen Stromes dienen, ist das einen Teil des Dehnungsban des 8 umschließende Gehäuse 7 aus nicht magnetisierbarem Stahlblech, vorzugsweise VA-Stahlblech, hergestellt und übernimmt die sich durch die Schaltvorgänge ergebenden mechanischen Belastungen. Das Dehnungs band 8 braucht deshalb nicht für die Übertragung der mechanischen Schaltkräfte ausgelegt zu sein. Deshalb kann man seine Enden 10 und 11 durch einfache und preiswerte Warmbehandlung, beispielsweise durch Preßschweißen, zu einem kompakten Paket verbinden. While the expansion band 8 or its slats 9 serve for the transmission of the electric current, the part of the expansion band of the 8 enclosing housing 7 is made of non-magnetizable steel sheet, preferably VA steel sheet, and takes over the mechanical loads resulting from the switching operations. The expansion band 8 therefore does not need to be designed for the transmission of the mechanical switching forces. Therefore one can connect its ends 10 and 11 to a compact package by simple and inexpensive heat treatment, for example by pressure welding.
Während das Ende 10 des Dehnungsbandes 8 über ein Deckblech 12 mit der ersten Kontaktplatte 1 verschweißt ist, ist auf das andere Ende 11 ein Kontaktstück 13 aufgelötet. Wie Fig. 1 und 4 zeigen, ragt das aus einer Sonderlegierung bestehende Kontaktstück 13 aus dem Gehäuse 7 heraus. Die Lötschicht 14 besteht beispielsweise aus Silberlot L-AG 44 oder L-AG 15 P.While the end 10 of the expansion band 8 is welded to the first contact plate 1 via a cover plate 12 , a contact piece 13 is soldered onto the other end 11 . As shown in FIG. 1 and 4 show, the existing of a special alloy contact piece 13 projects from the housing 7 out. The solder layer 14 consists for example of silver solder L-AG 44 or L-AG 15 P.
Am äußeren Ende des Gehäuses 7 ist ein Horn 15 angebracht, dem ein an der zweiten Kontaktplatte 2 angebrachtes gleiches Horn 16 gegen überliegt. Die Hörner 15 und 16 dienen zum Ableiten des sich beim Schaltvorgang bildenden Lichtbogens.At the outer end of the housing 7 , a horn 15 is attached, to which a horn 16 attached to the second contact plate 2 is located opposite. The horns 15 and 16 serve to derive the arc that forms during the switching process.
Dem Kontaktstück 13 des Schaltfingers 3 liegt ein gleiches Kontakt stück 17 gegenüber, das an der zweiten Kontaktplatte 2 befestigt ist und ebenfalls aus einer Sonderlegierung besteht.The contact piece 13 of the switching finger 3 is an identical contact piece 17 opposite, which is attached to the second contact plate 2 and also consists of a special alloy.
Eine Druckfeder 18 drückt den Schaltfinger 3 in Richtung zur zweiten Kontaktplatte 2, damit die Kontaktstücke 13 und 17 sich fest aufein ander legen, wenn der Kontakt geschlossen sein soll.A compression spring 18 presses the shift finger 3 in the direction of the second contact plate 2 , so that the contact pieces 13 and 17 lie firmly on one another when the contact is to be closed.
Das Gehäuse 7 besteht aus zwei schalenförmigen Teilen 19 und 20, wie insbesondere Fig. 2 und 4 zeigen. Diese schalenförmigen Gehäuse-Teile 19 und 20 sind jeweils aus einem gestanzten Blechzuschnitt geformt und werden an ihren Längskanten 21 punktförmig miteinander ver schweißt, so daß das Gehäuse 7 eine die mechanischen Schaltbelastun gen aufnehmende Einheit bildet.The housing 7 consists of two shell-shaped parts 19 and 20 , as shown in particular in FIGS. 2 and 4. This shell-shaped housing parts 19 and 20 are each formed from a stamped sheet metal blank and are spot welded together ver at their longitudinal edges 21 so that the housing 7 forms a mechanical switching load receiving unit.
Fig. 3 zeigt, daß drei Schaltfinger 3 aus einem Dehnungsband 8 gebil det sind, das durch zwei Einschnitte 22 längsgeschlitzt ist, um die drei Schaltfinger zu bilden. Das hintere Ende 10 der drei Schaltfin ger bzw. des Dehnungsbandes ist allen drei Schaltfingern gemeinsam, während die vorderen Enden 11 mit den daran hart angelöteten Kontakten 13 voneinander getrennt sind, um die Schaltfinger einzeln verstellen zu können. Fig. 3 shows that three shift fingers 3 are formed from a stretch band 8 , which is longitudinally slotted through two incisions 22 to form the three shift fingers. The rear end 10 of the three Schaltfin ger or the stretch band is common to all three shift fingers, while the front ends 11 are separated from each other with the contacts 13 hard-soldered to them so that the shift fingers can be adjusted individually.
In Fig. 3 ist das den vorderen Teil jedes Dehnungsbandes aufnehmende Gehäuse 7 nicht dargestellt.In Fig. 3 the housing 7 receiving the front part of each expansion band is not shown.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: EMS ELEKTRO METALL SCHWANENMUEHLE GMBH, 66851 SCHW |
|
| 8141 | Disposal/no request for examination |